Flow and sedimentation in shallow reservoirs

Les recherches présentées ici portent sur la prédiction de la sédimentation dans des bassins rectangulaires peu profonds. Ceux-ci sont fréquemment utilisés en hydraulique urbaine et constituent une idéalisation pertinente de multiples configurations plus complexes.
Des campagnes expérimentales complémentaires ont été menées de concert à l’Université de Liège ainsi que dans d’autres laboratoires européens. Ces modélisations physiques, réalisées sur fond fixe et mobile, ont été complétées par des simulations numériques tant hydrodynamiques qu’hydrosédimentaires.
Les analyses ont d’emblée révélé la complexité des écoulements dans de tels bassins, qui présentent des recirculations asymétriques malgré la symétrie hydraulique et géométrique du dispositif. La typologie des écoulements est caractérisée par plusieurs transitions, de type « bifurcations », entre écoulement symétrique et écoulement dévié. Ce faisant, nous avons abouti à une unification des critères de prédiction du type d’écoulement pour des nombres de Reynolds élevés, la formulation proposée s’appliquant à l’ensemble des résultats expérimentaux connus dans la littérature.
L’étude des dépôts et du taux de rétention des sédiments dans les bassins a démontré la corrélation forte entre ces paramètres et la configuration de l’écoulement, ce qui confirme a posteriori l’importance de critères prédictifs du type d’écoulement.
Ces recherches ont finalement permis d’identifier des recommandations pratiques, destinées soit à éviter les instabilités d’écoulement lors du design de bassins ou, a contrario, à exploiter pleinement ces instabilités afin de maximiser l’efficacité du bassin (stockage ou décantation).